DE19732302B4 - Trim strip and bumper with collision sensor arrangement for motor vehicles - Google Patents

Trim strip and bumper with collision sensor arrangement for motor vehicles Download PDF

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Abstract

Zierleiste mit einer Kollisions-Sensor-Anordnung für Kraftfahrzeuge zur Erfassung von Unfällen und zur Steuerung von Sicherheitskomponenten, wobei die Kollisions-Sensor-Anordnung Kollisions-Sensoren aufweist, welche flächig in der Zierleiste angeordnet sind und mit denen ein zu einer Deformation der Zierleiste abhängiges Ausgangssignal erzeugbar ist, und wobei die Kollisions-Sensoren als piezoelektrische Folien (1) ausgebildet sind.molding with a collision sensor arrangement for motor vehicles for detection of accidents and for controlling safety components, wherein the collision sensor assembly includes collision sensors which has area are arranged in the trim strip and with which one to a deformation the decorative trim dependent Output signal is generated, and wherein the collision sensors are formed as piezoelectric films (1).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Zierleiste und einen Stoßfänger mit einer Kollisions-Sensor-Anordnung gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2.The The invention relates to a trim strip and a bumper with a collision sensor arrangement according to the preamble of the claims 1 and 2.

Aus der EP 775 613 ist eine Kollisions-Sensor-Anordnung zur Aktivierung passiver Sicherheitskomponenten wie z.B. Airbags und Sicherheitsgurte für Fahrzeuge bekannt, bei der einer oder mehrere Sensoren an Fahrzeugteilen angeordnet sind, die aufgrund der Deformation infolge einer Kollision eine elektrische Eigenschaft ändern, insbesondere ihren elektrischen Widerstand verändern. Überschreitet die Widerstandsänderung einen Schwellwert, so wird auf einen gefährlichen Zusammenstoß geschlossen und die passiven Sicherheitskomponenten ausgelöst. Des weiteren wird vorgeschlagen, mittels eines Kontrollers die Signale der Kollisions-Sensor-Anordnung mit denen von Beschleunigungssensoren oder Sitzbelegungserkennungssensoren zu verknüpfen. Ebenso ist es möglich, anhand der Größe der Widerstandsänderung auf die Schwere der Kollision zu schließen. Die Sensoren sind vorzugsweise in Dünnfilmtechnik ausgebildet. Ein besonderer Vorteil der bekannten Kollisions-Sensor-Anordnung liegt in der Kombination mit einem oder mehreren Beschleunigungssensoren. Dadurch wird sichergestellt, daß eine Sicherheitskomponente nur ausgebildet wird, falls sowohl eine Deformation als auch eine abrupte Änderung der Geschwindigkeit erfaßt wird, so daß z.B. der Airbag weder durch schlechte Straßenverhältnisse noch durch einen Tritt gegen das parkende Fahrzeug ausgelöst wird. Nachteilig an der bekannten Kollisions-Sensor-Anordnung ist, neben der relativ langsamen Schaltzeit der Sensoren, deren aufwendige Fertigung, die einen Einsatz in der stark automatisierten Fertigung von Kraftfahrzeugen erschwert.From the EP 775 613 a collision sensor arrangement for activating passive safety components such as airbags and seat belts for vehicles is known in which one or more sensors are arranged on vehicle parts that change due to the deformation due to a collision an electrical property, in particular change their electrical resistance. If the resistance change exceeds a threshold value, then a dangerous collision is concluded and the passive safety components are triggered. Furthermore, it is proposed to connect the signals of the collision sensor arrangement with those of acceleration sensors or seat occupancy detection sensors by means of a controller. It is also possible to deduce the severity of the collision based on the magnitude of the change in resistance. The sensors are preferably formed in thin-film technology. A particular advantage of the known collision sensor arrangement lies in the combination with one or more acceleration sensors. This ensures that a safety component is formed only if both a deformation and an abrupt change in the speed is detected, so that, for example, the airbag is triggered neither by bad road conditions nor by a kick against the parked vehicle. A disadvantage of the known collision sensor arrangement is, in addition to the relatively slow switching time of the sensors, their complex production, which impedes their use in the highly automated production of motor vehicles.

Die Druckschrift DE 40 25 564 C1 beschreibt die Anbringung einer Vielzahl von piezoelektrischen Folienstücken an einem Fahr- oder Flugzeug zur Erfassung einer Deformation an der Außenhülle des Fahr- oder Flugzeugs. Dazu werden die piezoelektrischen Folienstücke direkt auf die zu untersuchenden Flächenkomponenten des Fahr- oder Flugzeugs aufgebracht.The publication DE 40 25 564 C1 describes the attachment of a plurality of piezoelectric pieces of film to a vehicle or aircraft for detecting a deformation on the outer shell of the vehicle or aircraft. For this purpose, the piezoelectric pieces of film are applied directly to the surface components of the vehicle or aircraft to be examined.

Ein piezoelektrischer, elektroakustischer Überträger mit einer piezoelektrischen Membran ist in der Druckschrift DE 25 06 709 A1 offenbart. Dazu stellt die Druckschrift „Polymeric sensing films: new horizons in sensorics" (Sensors and Actuators A 46-47 (1995) 85-88) Möglichkeiten zur Verwendung von Polymerfolien für Detektoren vor.A piezoelectric, electroacoustic transmitter with a piezoelectric membrane is in the document DE 25 06 709 A1 disclosed. For this purpose, the document "Polymeric sensing films: new horizons in sensorics" (Sensors and Actuators A 46-47 (1995) 85-88) presents possibilities for the use of polymer films for detectors.

Der in der Druckschrift EP 0 775 613 A2 vorgestellte Sensor zur Erfassung einer Fahrzeuginformation weist Folien auf, welche bei einer Verformung ihre elektrischen Eigenschaften ändern. Diese Folien werden direkt auf mindestens eine Strukturkomponente des Fahrzeugs aufgebracht. Bei einem Fahrzeugcrash geben die Folien ein Aktivierungssignal zum Auslösen eines oder mehrerer Airbags aus.The in the publication EP 0 775 613 A2 The presented sensor for detecting vehicle information has foils which change their electrical properties when deformed. These films are applied directly to at least one structural component of the vehicle. In the event of a vehicle crash, the foils emit an activation signal to trigger one or more airbags.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Kollisions-Sensor-Anordnung zu schaffen, die insbesondere einfach in bestehende Fertigungsprozesse integrierbar ist und mit möglichst wenig Anpassungen an verschiedenen geformten Fahrzeugteilen anordbar ist.Of the The invention is therefore based on the technical problem of a collision sensor arrangement to create, in particular, easily in existing manufacturing processes is integrable and with as possible few adaptations to various shaped vehicle parts can be arranged is.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2. Dabei sind piezoelektrische Folien bereits aus der Luft- und Raumfahrttechnik bekannt, wo diese beispielsweise zur Strömungsanalyse von Turbinenleiträdern Anwendung finden. Die Folie läßt sich einfach auf kompliziert geformten Fahrzeugteilen aufbringen, wobei nach Bedarf eine Vielzahl unterschiedlicher Foliendicken zur Verfügung stehen. Dies zusammen erlaubt die Ausbildung der Kollisions-Sensor-Anordnung mit nur einer einzigen Sensortechnologie. Bei geeigneter Metallisierung beispielsweise mit Gold, können diese piezoelektrischen Folien in aggressiven flüssigen oder gasförmigen Strömungsmedien eingesetzt werden. Daher benötigen diese auch keinerlei zusätzliche Passivierungen oder ähnliches, was wiederum deren Handhabbarkeit vereinfacht. Des weiteren sind die Signalzeiten der piezoelektrischen Folien geringer als von piezoelektrischen Widerständen, die über entsprechende Meßbrücken ausgewertet werden müssen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution The technical problem results from the features of claims 1 and 2. In this case, piezoelectric films are already from the aerospace industry where this example, for flow analysis of Turbinenleiträdern application Find. The film can be easy to apply on complicated shaped vehicle parts, where As required, a variety of different film thicknesses are available. This together allows the formation of the collision sensor arrangement with only a single sensor technology. With suitable metallization for example, with gold, can These piezoelectric films used in aggressive liquid or gaseous flow media become. Therefore, need this also no additional Passivations or something similar in turn simplifies their handling. Furthermore, the Signal times of the piezoelectric films less than piezoelectric resistors, the above corresponding measuring bridges evaluated Need to become. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild der Kollisions-Sensor-Anordnung.The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment explained in more detail. The single figure shows a block diagram of the collision sensor arrangement.

In der 1 ist ein Blockschaltbild der Kollisions-Sensor-Anordnung für den vorderen Bereich eines Kraftfahrzeuges dargestellt, wobei um das Fahrzeug herum piezoelektrische Folien 1 angeordnet sind, deren Signalanschlüsse mit einem Steuergerät 2 verbunden sind. Die Verbindung zwischen den piezoelektrischen Folien 1 und dem Steuergerät 2 kann über eine Zweidrahtleitung oder ein Eindraht-Bussystem erfolgen. Das Steuergerät 2 erhält zusätzlich Signale von einem Beschleunigungssensor 3 und Sitzplatzerkennungssensoren 4. Das Steuergerät 2 ist über Steuerleitungen mit Frontalairbags 5 und Seitenairbags 6 verbunden. Die piezoelektrischen Folien 1 bestehen aus einem durchsichtigen Film aus hochpolarisiertem Polyvinylidenfluorid, der an den Außenflächen metallisch beschichtet ist. Die piezoelektrischen Folien 1 können auf verschiedene Weise und an unterschiedlichen Stellen an den kollisionsgefährdeten Fahrzeugteilen angeordnet sein. So können diese beispielsweise seitlich in den Zierleisten des Kraftfahrzeuges angeordnet sein, so daß aufgrund des geringen mechanischen Widerstandes eine hohe Sensitivität gewährleistet ist, andererseits der ästhetische Gesamteindruck des Kraftfahrzeuges nicht gestört wird. Ebenso ist es möglich, die piezoelektrischen Folien 1 auf der Außenseite der Fahrzeugteile unterhalb des Lackes aufzubringen, was eine hohe Sensitivität zur Folge hat, jedoch Signaldurchführungen ins Innere des Kraftfahrzeuges zum Steuergerät 2 erforderlich macht. Daher können die piezoelektrischen Folien auch an der Innenseite der Fahrzeugteile angeordnet werden, falls sichergestellt ist, daß eine äußere Deformation sicher detektiert wird. Im vorderen und hinteren Bereich des Kraftfahrzeuges bieten sich insbesondere die Stoßfänger als Anbringungsort an, wobei die piezoelektrischen Folien 1 sowohl an der Innen- als auch der Außenseite angeordnet werden können. An den Seiten des Kraftfahrzeuges bieten sich vor allem Kotflügel, Tür und Radaufhängung als Anbringungsort an. Die Ausbildung der piezoelektrischen Folien 1 kann sowohl großflächig als auch teilflächig sein. Bei der großflächigen Ausbildung kann genauer ein möglicher Deformationsprozeß detektiert werden, was beispielsweise eine gezielte Ansteuerung der Airbags erlaubt, jedoch einen erhöhten Signaldatenanfall zur Folge hat. Wird hingegen nur eine Information bezüglich des Vorhandenseins einer Kollision benötigt, so reichen wenige an neuralgischen Stellen der Fahrzeugteile angeordnete kleine piezoelektrische Folien 1 aus. Des weiteren können die piezoelektrischen Folien auch derart ausgebildet sein, daß bereits eine interne Signalaufbereitung im Sensor stattfindet.In the 1 FIG. 2 shows a block diagram of the collision sensor arrangement for the front region of a motor vehicle, with piezoelectric films around the vehicle 1 are arranged, whose signal connections with a control unit 2 are connected. The connection between the piezoelectric films 1 and the controller 2 can be done via a two-wire cable or a single-wire bus system. The control unit 2 receives additional signals from an acceleration sensor 3 and seat detection sensors 4 , The tax he gets into 2 is via control lines with frontal airbags 5 and side airbags 6 connected. The piezoelectric films 1 consist of a transparent film of highly polarized polyvinylidene fluoride, which is metallically coated on the outer surfaces. The piezoelectric films 1 can be arranged in different ways and at different locations on the collision-prone vehicle parts. Thus, for example, these can be arranged laterally in the trim of the motor vehicle, so that a high sensitivity is ensured due to the low mechanical resistance, on the other hand, the overall aesthetic impression of the motor vehicle is not disturbed. It is also possible, the piezoelectric films 1 applied on the outside of the vehicle parts below the paint, which has a high sensitivity result, however, signal passages into the interior of the motor vehicle to the control unit 2 required. Therefore, the piezoelectric films can also be arranged on the inside of the vehicle parts, if it is ensured that an external deformation is reliably detected. In the front and rear of the motor vehicle, in particular, the bumpers offer as a mounting location, wherein the piezoelectric films 1 can be arranged both on the inside and the outside. On the sides of the motor vehicle offer especially fender, door and suspension as an attachment. The formation of piezoelectric films 1 can be both large-scale and partial area. In the case of the large-area design, more precisely, a possible deformation process can be detected, which, for example, permits targeted activation of the airbags, but results in an increased signal data accumulation. If, on the other hand, only information relating to the presence of a collision is required, then a small number of small piezoelectric films arranged at neuralgic points of the vehicle parts are sufficient 1 out. Furthermore, the piezoelectric films can also be designed such that internal signal conditioning already takes place in the sensor.

Detektiert nun beispielsweise die vordere piezoelektrische Folie 1 eine Deformation, so gibt diese ein der Größe der Deformation entsprechendes Signal an das Steuergerät 2 ab. Überschreitet das Signal einen vorgegebenen Schwellwert, so kann dies als Anzeichen für eine sicherheitsrelevante Kollision angenommen werden. Um aber sicherzustellen, daß es sich nicht nur um beispielsweise einen Fußtritt gegen den Stoßdämpfer handelt, wird vom Steuergerät 2 überprüft, ob der Beschleunigungssensor 3 ebenfalls eine Beschleunigung erfaßt hat. Ist dies der Fall, so kann mit Sicherheit eine sicherheitsrelevante Kollision vermutet werden, und die Frontal-Airbags 5 sollten ausgelöst werden. Mittels der Sitzbelegungserkennungssensoren 4 wird nun festgestellt, ob und wie das Kraftfahrzeug besetzt ist, so daß nur die Frontal-Airbags ausgelöst werden, deren zugeordnete Plätze belegt sind. Da bei seitlichen Kollisionen nur eine äußerst geringe Knautschzone zur Verfügung steht, kann vorgesehen sein, daß die Schwellwerte für die seitlich angeordneten piezoelektrischen Folien 1 niedriger eingestellt werden. Das gleiche gilt für den Schwellwert für den Beschleunigungssensor 3.Detects now, for example, the front piezoelectric film 1 a deformation, so this gives the size of the deformation corresponding signal to the control unit 2 from. If the signal exceeds a predetermined threshold value, this can be assumed as an indication of a safety-relevant collision. But to make sure that it is not just a kick against the shock absorber, for example, is the control unit 2 Check if the accelerometer 3 has also detected an acceleration. If this is the case, then a safety-relevant collision can certainly be suspected, and the frontal airbags 5 should be triggered. By means of the seat occupancy detection sensors 4 It is now determined whether and how the motor vehicle is occupied, so that only the frontal airbags are triggered, the assigned seats are occupied. Since only an extremely small crumple zone is available in lateral collisions, it can be provided that the threshold values for the laterally arranged piezoelectric films 1 be set lower. The same applies to the threshold value for the acceleration sensor 3 ,

Claims (4)

Zierleiste mit einer Kollisions-Sensor-Anordnung für Kraftfahrzeuge zur Erfassung von Unfällen und zur Steuerung von Sicherheitskomponenten, wobei die Kollisions-Sensor-Anordnung Kollisions-Sensoren aufweist, welche flächig in der Zierleiste angeordnet sind und mit denen ein zu einer Deformation der Zierleiste abhängiges Ausgangssignal erzeugbar ist, und wobei die Kollisions-Sensoren als piezoelektrische Folien (1) ausgebildet sind.Trim strip with a collision sensor arrangement for motor vehicles for detecting accidents and for controlling safety components, wherein the collision sensor arrangement comprises collision sensors which are arranged flat in the trim strip and with which an output signal that is dependent on a deformation of the trim strip is producible, and wherein the collision sensors as piezoelectric films ( 1 ) are formed. Stoßfänger mit einer Kollisions-Sensor-Anordnung für Kraftfahrzeuge zur Erfassung von Unfällen und zur Steuerung von Sicherheitskomponenten, wobei die Kollisions-Sensor-Anordnung Kollisions-Sensoren aufweist, welche flächig an dem Stoßfänger angeordnet sind und mit denen ein zu einer Deformation des Stoßfängers abhängiges Ausgangssignal erzeugbar ist, und wobei die Kollisions-Sensoren als piezoelektrische Folien (1) ausgebildet sind.A bumper having a collision sensor arrangement for motor vehicles for detecting accidents and for controlling safety components, wherein the collision sensor arrangement has collision sensors, which are arranged flat on the bumper and with which an output signal dependent on a deformation of the bumper is producible, and wherein the collision sensors as piezoelectric films ( 1 ) are formed. Zierleiste oder Stoßfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrischen Folien (1) aus Polyvinylidenfluorid ausgebildet sind.Trim strip or bumper according to claim 1 or 2, characterized in that the piezoelectric films ( 1 ) are formed of polyvinylidene fluoride. Zierleiste oder Stoßfänger nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollisions-Sensor-Anordnung mindestens ein Beschleunigungssensor (3) und/oder Sitzplatzerkennungssensor (4) zugeordnet ist, die voneinander abhängig mindestens teilweise Sicherheitskomponenten ansteuern.Trim strip or bumper according to one of the preceding claims, characterized in that the collision sensor arrangement has at least one acceleration sensor ( 3 ) and / or seat recognition sensor ( 4 ) is assigned, which depend on each other at least partially security components.
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